Super-elastic, hydrophobic composite aerogels for triboelectric nanogenerators

摩擦电效应 环境友好型 材料科学 复合数 能量收集 纳米技术 复合材料 能量(信号处理) 生态学 统计 数学 生物
作者
Shize Fang,Xin Xu,Wei Yu,Fangcheng Qiu,Wei Huang,Hong Jiang,Ning Zhang,Yufeng Song,Meng Gao,Hongbin Liu,Yang Liu,Bowen Cheng
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:17 (13): 8047-8056 被引量:7
标识
DOI:10.1039/d4nr04831h
摘要

Progress toward the advancement of environmentally friendly energy harvesting devices is critical for eco-environmental protection. There is an urgent need for developing energy harvesting devices from biobased materials. However, it is still a challenge to utilize biobased cellulose nanofiber (CNF) aerogels in triboelectric nanogenerators (TENGs) due to their poor mechanical properties, hydrophilicity, and weak polarization capability. Here, we demonstrate a facile strategy to fabricate a super-elastic, hydrophobic CNF/MXene composite aerogel for TENGs through fluorosilane crosslinking and a directional freeze-dried assembled structure. This aerogel can withstand up to 80% compressive strain, rebound to 95.33% of its original height, and exhibit hydrophobicity (water contact angle = 137.65°). In addition, the induction of MXene and the silane coupling agent endows the aerogel with enhanced electronegativity and charge density. These properties enable the CNF/MXene aerogel to harvest energy with an output voltage of 100 V and a short-circuit charge density of ∼900 nC cm-3, while maintaining stability for 1000 cycles. This aerogel holds great application potential in the field of self-powered sensing and raindrop energy harvesting.
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